Un nuovo modo di coltivare il grafene senza i difetti che lo indeboliscono e impediscono agli elettroni di fluire liberamente al suo interno potrebbe aprire la strada alla produzione su larga scala di dispositivi a base di grafene con applicazioni in campi come l'elettronica, energia, e sanitario.

Un team guidato da scienziati dell'Università di Oxford ha superato un problema chiave della crescita del grafene - uno strato di carbonio dello spessore di un atomo - quando si utilizza una tecnica consolidata chiamata deposizione chimica da vapore, che i minuscoli fiocchi di grafene si formano con orientamenti casuali, lasciando difetti o "cuciture" tra i fiocchi che crescono insieme.

La scoperta, riportato in un articolo che sarà pubblicato in ACS Nano , rivela come questi fiocchi di grafene, noti come "domini", può essere allineato manipolando l'allineamento degli atomi di carbonio su un foglio di rame relativamente economico:la struttura atomica della superficie di rame funge da "guida" che controlla l'orientamento degli atomi di carbonio che crescono su di essi.

Una combinazione di controllo di questa guida di rame e la pressione applicata durante la crescita rende possibile controllare lo spessore di questi domini, la geometria dei loro bordi e dei bordi dei grani dove si incontrano - "cuciture" che fungono da ostacoli al progresso regolare degli elettroni necessari per creare dispositivi elettrici ed elettronici efficienti a base di grafene.

"I metodi attuali per far crescere i fiocchi di grafene spesso soffrono di domini di grafene che non si allineano, ', ha affermato la professoressa Nicole Grobert del Dipartimento dei materiali dell'Università di Oxford che ha guidato il lavoro. "La nostra scoperta mostra che è possibile produrre grandi fogli di grafene dove questi fiocchi, chiamati "domini", sono ben allineati, che creerà un più ordinato, più forte, e più materiale "amico degli elettroni".'

In linea di principio la dimensione del foglio di grafene che si può creare è limitata solo dalla dimensione del foglio di base in rame.

Il team guidato da Oxford, che comprende ricercatori del Forschungszentrum Juelich Germania, l'Università di Ioannina Grecia, e Renishaw plc, ha dimostrato che è anche possibile utilizzare la nuova tecnica per far crescere selettivamente domini a doppio strato di grafene – un doppio strato di atomi di carbonio ravvicinati – che sono di particolare interesse per le loro insolite proprietà elettriche.

"Le persone hanno usato il rame come materiale di base prima, ma questa è la prima volta che qualcuno ha dimostrato che i molti diversi tipi di superfici di rame possono davvero controllare fortemente la struttura del grafene, — disse il professor Grobert. "È un passo importante verso la ricerca di un modo per produrre grafene in modo controllato su scala industriale, qualcosa che è essenziale se vogliamo colmare il divario tra la ricerca fondamentale e la costruzione di utili tecnologie basate sul grafene.'